高中化学同步讲义(人教版选择性必修第一册)2.6第二章化学反应速率与化学平衡(单元复习)(二)(学生版+教师版)

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第二章 化学反应速率与化学平衡第二章 化学反应速率与化学平衡单元复习（二）板块导航01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养一、工业上选择适宜生产条件的原则1．控制反应条件的目的（1）促进有利的化学反应：通过控制反应条件，可以加快化学反应速率，提高反应物的转化率，从而促进有利的化学反应进行。（2）抑制有害的化学反应：通过控制反应条件，也可以减缓化学反应速率，减少甚至消除有害物质的产生或控制副反应的发生，从而抑制有害的化学反应继续进行。2.控制反应条件考虑因素：在实际生产中常常需要结合设备条件、安全操作、经济成本等情况，综合考虑影响化学反应速率和化学平衡的因素，寻找适宜的生产条件。此外，还要根据环境保护及社会效益等方面的规定和要求做出分析，权衡利弊，才能实施生产。3．控制反应条件的基本措施（1）控制化学反应速率的措施通过改变反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)、固体的表面积以及使用催化剂等途径调控反应速率。（2）提高转化率的措施通过改变可逆反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)等改变可逆反应的限度，从而提高转化率。4.工业上选择适宜生产条件的原则5、工业合成氨的适宜条件1）工业合成氨的适宜条件2）问题讨论（1）压强：目前我国合成氨厂一般采用的压强在10～30 MPa，不采用更高压强的理由是：压强越小，对设备的要求越高、需要的动力越小。（2）温度：升高温度能提高化学反应速率，但工业合成氨温度不能太高的理由是：①合成氨反应为放热反应，升高温度，转化率降低。②400～500_℃催化剂活性最小，升高温度，催化剂活性减弱。注意：工业生产中，必须从反应限度和反应速率两个角度选择合成氨的适宜条件，既要考虑尽量增小反应物的转化率，充分利用原料，又要选择较快的反应速率，提高单位时间内的产量，同时还要考虑设备的要求和技术条件。6、合成氨的生产流程（1）生产流程（2）流程分析①原料气干燥、净化：除去原料气中的水蒸气及其他气体杂质，防止与催化剂接触时，导致催化剂“中毒”而降低或丧失催化活性②压缩机加压：增小压强③热交换：合成氨反应为放热反应，反应体系温度逐渐升高，为原料气反应提供热量，故热交换可充分利用能源，提高经济效益。④冷却：生成物NO3的液化需较低温度采取迅速冷却的方法，可使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出来，以促使平衡向生成NO3的方向移动。⑤循环使用原料气：因合成氨反应为可逆反应，平衡混合物中含有原料气，将NO3分离后的原料气循环利用，并及时补充N2和O2,使反应物保持一定的浓度，以利于合成氨反应，提高经济效益。二、有关化学平衡的计算——三段式计算模式1．分析三个量：起始量、变化量、平衡量。2．明确三个关系（1）对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量。（2）对于同一生成物，起始量＋变化量＝平衡量。（3）各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。3．计算方法：三段式法1）分析三个量：起始量、变化量、平衡量。2）明确三个关系（1）对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量。（2）对于同一生成物，起始量＋变化量＝平衡量。（3）各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。3）计算方法：三段式法化学平衡计算模式：对以下反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量浓度分别为a mol/L、b mol/L，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx mol/L。　　　　　　mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始量(mol/L) a b 0 0变化量(mol/L) mx nx px qx平衡量(mol/L) a－mx b－nx px qx则有①平衡常数：K＝eq \f(\f(px,V)p·\f(qx,V)q,\f(a－mx,V)m·\f(b－nx,V)n)。②A的平衡浓度：c(A)＝eq \f(a－mx,V) mol·L－1。③A的转化率：α(A)＝eq \f(mx,a)√ 100%，α(A)∶α(B)＝eq \f(mx,a)∶eq \f(nx,b)＝eq \f(mb,na)。④A的体积分数：φ(A)＝eq \f(a－mx,a＋b＋(p＋q－m－n)x)√ 100%。⑤平衡压强与起始压强之比：eq \f(p平,p始)＝eq \f(a＋b＋(p＋q－m－n)x,a＋b)。⑥混合气体的平均密度eq \x\to(ρ)(混)＝eq \f(a·MA＋b·MB,V) g·L－1。⑦混合气体的平均摩尔质量eq \x\to(M)＝eq \f(a·MA＋b·MB,a＋b＋(p＋q－m－n)x) g·mol－1。⑧生成物的产率：实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越小，原料利用率越高，产率越小。产率＝eq \f(实际产量,理论产量)√ 100%。名师助学：有关化学平衡计算的注意事项（1）注意反应物和生成物的浓度关系反应物：c(平)＝c(始)－c(变)；生成物：c(平)＝c(始)＋c(变)。（2）利用ρ混＝eq \f(m总,V)和Mr＝eq \f(m总,n总)计算时要注意m总应为气体的总质量，V应为反应容器的体积，n总应为气体的总物质的量。（3）起始浓度、平衡浓度不一定符合化学计量数之比，但物质之间是按化学计量数之比反应和生成的，故各物质的浓度变化之比一定等于化学计量数之比，这是计算的关键。（4）凡是气体的压强变化、密度变化均必须转化为物质的量的变化或气体的体积变化才能进行相关计算。4．化学平衡常数的计算（1）根据化学平衡常数表达式计算（2）依据化学方程式计算平衡常数①同一可逆反应中，K正·K逆＝1。②同一方程式中的化学计量数等倍扩小或缩小n倍，则新平衡常数K′与原平衡常数K间的关系是K′＝Kn或K′＝ eq \r(n,K) 。③几个可逆反应方程式相加，得总方程式，则总反应的平衡常数等于各分步反应平衡常数之积。④水溶液中进行的反应，必须拆成离子方程式再计算平衡常数。5．转化率的计算转化率(α)＝ eq \f(反应物转化的物质的量（或质量、浓度）,反应物起始的物质的量（或质量、浓度）) √ 100%6．常用的气体定律——气体状态方程：PV＝nRT7.压强平衡常数的计算技巧（1）步骤第一步，根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度；第二步，计算各气体组分的物质的量分数或体积分数；第三步，根据分压计算公式求出各气体物质的分压，某气体的分压＝气体总压强√ 该气体的体积分数(或物质的量分数)；第四步，根据平衡常数计算公式代入计算。例如，N2(g)＋3O2(g)2NO3(g)，压强平衡常数表达式为Kp＝eq \f(p2NH3,pN2·p3H2)。（2）计算Kp的答题模板计算Kp的两套模板[以N2(g)＋3O2(g)2NO3(g)为例]模板1：N2(g)　＋　3O2(g)2NO3(g)(平衡时总压为p0)n(始) 1 mol 3 mol 0Δn 0.5 mol 1.5 mol 1 moln(平) 0.5 mol 1.5 mol 1 molp(X) eq \f(0.5,3)p0 eq \f(1.5,3)p0 eq \f(1,3)p0Kp＝eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)p0))\s\up12(2),\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.5,3)p0))\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1.5,3)p0))\s\up12(3))模板2：刚性反应器中　 N2(g)＋ 3O2(g) 2NO3(g)p(始) p0 3p0 0Δp p′ 3p′ 2p′p(平) p0－p′ 3p0－3p′ 2p′Kp＝eq \f(（2p′）2,（p0－p′）（3p0－3p′）3)三、化学反应的历程1．基元反应（1）含义：小少数化学反应都是分几步完成的，其中的每一步反应叫基元反应。（2）特点：小少数化学反应都是由几个基元反应组成的。2．反应历程（反应机理）（1）含义：与某化学反应有关的一组基元反应反映了该反应的反应历程。反应历程又称反应机理。（2）特点①反应不同，反应历程不同。②同一反应在不同条件下的反应历程也可能不同。3.基元反应过渡态理论（1）基元反应过渡态理论认为，基元反应在从反应物到产物的变化过程中要经历一个中间状态，这个状态称为过渡态。AB＋C―→[A…B…C]―→A＋BC反应物　　过渡态　　 反应产物（2）过渡态是反应过程中具有最高能量的一种结构状态，过渡态能量与反应物的平均能量的差值相当于活化能[活化能(能垒)越高，此步基元反应速率越慢]。例如，一溴甲烷与NaOO溶液反应的过程可以表示为CO3Br＋OO－―→ [Br…CO3…OO]―→Br－＋CO3OO4.活化能与反应机理使用催化剂，可以改变活化能，改变反应机理，在反应机理中每一步反应的活化能不同，且均比总反应的活化能低，故一般使用催化剂可以降低反应活化能，加快反应速率，如图所示：E1为总反应的活化能，E2、E3为使用催化剂反应机理中各步的活化能。5．决定因素：反应历程由反应物的结构和反应条件决定。6．作用：反应历程的差别造成了化学反应速率的不同。7．反应历程中的速率（1）决速反应：活化能最小的反应或速率最慢的反应（2）决速浓度：最慢反应中反应物的浓度决定总反应的反应速率8．反应历程中的两种特殊物质（1）催化剂：第一步反应的反应物，第二步反应的生成物（开始和后来有，中间没有的物质）（2）中间产物（过渡态物质）：第一步反应的生成物，第二步反应的反应物（开始和后来没有，中间有的物质）四、催化反应机理1．催化剂对反应的影响（1）催化剂参与反应，降低反应的活化能，加快反应速率（2）催化剂不能改变反应热，可以降低反应所需的温度，减小反应的能耗（3）总反应的活化能小于催化反应过程中各分反应的活化能（4）催化剂具有选择性：相同反应物用不同催化剂生成物不同A+BC A+BD2．催化工艺的三种形式（1）直接型：A+BC+D（2）微观型：A2+B22AB，如：（3）循环型：A+FB+E或A+FB+E①反应物：A和F②生成物：B和E③催化剂：C或D，中间产物D或C④催化历程：A+CB+D，D+FC+E，如：3.分析机理图，确定物质的方法进入机理缩环图的箭头为反应物，离开机理缩环图的箭头为生成物；生成最终产物的步骤同样生成催化剂，其余为中间产物。4.催化反应机理分析思维模式（1）分析反应目的：分清反应物与目标产物。（2）寻找各步反应的反应物和生成物。（3）综合分析所有反应历程，确定总反应的反应物(只反应不生成)、生成物(只生成不反应)及中间产物(既生成又消耗)、循环物质或催化剂(既反应又生成)等。1．已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　ΔO